Dosen pembimbing : 1. Prof. Ir. Daniel M. Rosyid, PH.D 2. Dr.Eng. Rudi Walujo Prastianto, ST., MT. Ahmad Azhar fanany 4312100064 SIDANG TUGAS AKHIR (P3) Analisis Kelalahan Menggunakan Pendekatan Mekanika Kepecahan Berbasis Resiko pada Struktur BL Platform untuk Perpanjangan Umur Operasi dan Penentuan Interval Waktu Inspeksi
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Dosen pembimbing : 1. Prof. Ir. Daniel M. Rosyid, PH.D
2. Dr.Eng. Rudi Walujo Prastianto, ST., MT.
Ahmad Azhar fanany 4312100064
SIDANG TUGAS AKHIR (P3)
Analisis Kelalahan Menggunakan Pendekatan Mekanika Kepecahan Berbasis Resiko pada Struktur BL Platform untuk Perpanjangan
Umur Operasi dan Penentuan Interval Waktu Inspeksi
Banyak platform di Indonesia sekarang ini umurnya sudah lebih design lifenya ± 20 tahun, dimana umur suatu platform pada umumnya antara 20 s/d 25 tahun. Tetapi Beberapa anjungan lepas pantai yang melebihi umur operasi masih dipertahankan untuk tetap melanjutkan operasinya dalam mengeksploitasi hidrokarbon yang masih tersedia.
Latar Balakang
Latar Balakang
Dalam memastikan dan menjamin keamanan operasi secara keseluruhan saat perencanaan perpanjangan umur operasi, maka dibutuhkan studi penilaian ulang yang seksama dan teliti. Penilaian struktur (assesment) digunakan untuk melihat kelayakan dari struktur yang akan digunakan lagi setelah adanya modifikasi atau rencana dioperasikan kembali lebih dari masa pelayanannya (life extention).
Studi penilaian ulang pada sebuah platform meliputi tiga hal, yaitu puhsover analysis, fatigue analysis dan Risk-based
Inspection planning (RBI) (Chakrabarti, et al, 2005).
Latar Balakang
• Analisis kelelahan dengan pendekatan mekanika
kepecahan untuk menghitung fatigue life dan crack
propagation yang terjadi pada sambungan turbular
platform
• Analisis resiko BL platform dalam perencanaan
penambahan umur operasinya
• Menentukan interval waktu inspeksinya berdasarkan
Stuctural Integrity Management Norsok Standard N-006
Latar Balakang
Data struktur
‘BL’ Wellhead Platform
Pemilik : Total E&P Indonesia Jenis Struktur : Jacket Platform Lokasi : 0.9o88'08 08" Lintang Selatan, 117o
56'13 03“ Bujur Timur. Lapangan : Bekapai Field Jumlah Kaki : 4 kaki Tahun Dipasang : 1984 Jumlah Riser : 4 buah Jumlah Conductor : 8 buah Rencana Umur Kerja : 10 tahun Jenis Material : ASTM A36 Orientasi Platform : 90o arah timur dari utara kompas
Data struktur
‘BL’ Wellhead Platform
Data struktur
‘BL’ Wellhead Platform
• Muka Air Rata-rata
Muka air rata-rata untuk struktur jacket BL adalah 34,15 meter.
• Koefisien Hidrodinamis
Koefisien hidrodinamis
Merujuk pada API RP-2A.
No Drag Coefficient
Inertia
Coefficient
Smooth Rough Smooth Rough
1 0.65 1.05 1.6 1.2
Data struktur
‘BL’ Wellhead Platform
• Kecepatan Angin
• Lokasi Splash Zone
EL (+) 6.38 m sampai (-) 2.52 m
Return period Wind Speed (m/s)
1 year operation 11.9
100 year operation 16.7
Data struktur
‘BL’ Wellhead Platform
• Kecepatan Arus
• Wave kinematic dan current blockage
No. Current Return Period
1 year operating
condition 100 year operating
condition 1 Surface Current (m/s) 0.9 1.35 2 Mid depth (m/s) 0.65 0.9 3 Seabed Current (m/s) 0.55 0.75
Perhitungan Kedalaman Retak Kritis dan Cepat Rambat Retak
Fracture Tougness ASTM A36 = 69,19 MPa√m. Sehingga didapatkan nilai acr adalah sebesar 0,0212 meter.
Range SIF (ΔK) yaitu 0.67 MPa√m. Maka diperoleh kecepatan perambatanya (da/dn) adalah 1.07E-10 m/cycle .
Analisa dan Pembahasan
Perhitungan Umur Kelelahan
Berdasarkan kecepatan perambatan yang sebesar 1.07E-10 m/cycle, akan dapat dihitung jumlah cycle failure (N) yaitu 1.94E+08 cycles. Kemudian akan dibagi dengan cycles kejadian pertahun berdasarkan tabel distribusi gelombang dan didapatkan umur kelelahan pada sambungan turbular ini adalah 23.16 tahun, yang masih lebih besar dari perpanjangan umur yang direncanakan yaitu 10 tahun kedepan. Dengan demikian struktur dinyatakan aman beroperasi selama masa perpanjangan umurnya.
Analisa dan Pembahasan
Probabilitas Kegagalan
Moda Kegagalan :
Probabilitas kegagalan :
NL: jumlah cycles perencanaan umur tambahan (10tahun)
Analisa dan Pembahasan
Variabel Acak
Variabel Mean Standart Deviasi COV Jenis Distribusi
Δσ (MPa) 15.7 1.57 0.1 log normal
Kic ( MPa√m) 69.19 6.919 0.1 log normal
Analisa dan Pembahasan
Hasil Simulasi Monte Carlo
Jumlah simulasi Simulasi berhasil Simulasi gagal 100000 96272 3728
BL platform adalah struktur berjenis wellhead platform yang berfungsi untuk menyedot minyak dan gas dari reservoir kemudian dikirim menuju tempat penyimpanannya. Wellhead platform bersifat unmanned atau tidak ditinggali kru oleh karena itu ketika ada kegagalan struktur runtuh karena kelelahan tidak akan berpengaruh terhadap keselamatan kru sehingga tidak ada kecelakan, luka-luka, bahkan kematian yang akan terjadi. Oleh karena itu konsekuensinya rendah (C1).
Analisa dan Pembahasan
2. Konsekuensi Muatan
Kandungan muatan pada BL platform adalah aqueous (CH2O) dengan flash point 140° F 40% komposisi volume serta memiliki Lower Flammable Limit (LFL) 7% dan Upper Flammable Limit (UFL) 73 %, sehingga jika terjadi keruntuhan akibat kelelahan sambungan maka pipa-pipa untuk menyedot minyak dan gas juga akan patah dan tekanan sumur tinggi sebelum kemudian diaktifkan secara otomatis penutupan sumur dan fire protecting oleh sistem keamanan kebakaran. Serta masih memungkinkan terjadi kebakaran tetapi tetap dibawah flash point yaitu sekitar 7%-39% pada LFL karena sistem keamanan tersebut mencegah kebakaran semakin menyebar dan mencegah racun karsinogen yang terkandung dalam muatan menyebar luas karena dapat menyebabkan kanker. Oleh karena itu konsekuensi kandungan dan muatan adalah medium (C2).
Analisa dan Pembahasan
3. Konsekuensi Lingkungan
Kondisi lingkungan sekitar BL platform ketika struktur ini mengalami kegagalan yaitu akan terjadi polusi akibat minyak yang tumpah karena patahnya struktur yang menyebabkan pipa-pipa seperti conductor dan riser ikut patah. Tetapi tumpahan tersebut tidak terlalu banyak karena sistem keamanan akan dengan cepat menutup sumur secara otomatis ketika tekanan terlalu tinggi. Diperkirakan minyak akan mencemari daerah sekitar struktur antara 1 bulan - 1 tahun dengan penanganan yang bagus. Oleh karena itu konsekuensi lingkungannya adalah medium (C2).
Analisa dan Pembahasan
4. Konsekuensi Produksi
Berdasarkan jenis platformnya, BL platform adalah wellhead platform yang difungsikan menyedot minyak dan gas sebagai hasil produksinya melalui sumur-sumur yang telah di bor. Jika pada stuktur ini mengalami kegagalan atau keruntuhan karena kelalahan pada sambungan, maka akan menyebabkan struktur BL platform mengalami kerugian sangat besar dari hasil produksi yang terpaksa harus berhenti beroperasi. Oleh karena itu konsekuensi produksinya adalah tinggi (C3).
Analisa dan Pembahasan
5. Konsekuensi Biaya
Jika pada stuktur ini mengalami kegagalan atau keruntuhan karena kelalahan pada sambungan, maka akan menyebabkan struktur BL platform akan mengalami kerugian biaya yang sangat besar baik dari harga pembuatan platform sendiri maupun dari kegiatan operasional struktur yang menghasilkan banyak keuntungan terpaksa harus berhenti karena struktur runtuh. Oleh karena itu konsekuensi lain/biaya adalah termasuk dalam kategori tinggi (C3).
Analisa dan Pembahasan
Matriks Resiko
C1
1. Matriks Resiko Keselamatan
2. Matriks Resiko Muatan
C2
Analisa dan Pembahasan
C2
3. Matriks Resiko Lingkungan
4. Matriks Resiko Produksi
C3
Analisa dan Pembahasan
C3
5. Matriks Resiko Biaya
Analisa dan Pembahasan
Risk Based Inspection
1. Accumulated damage
Absis faktor skala f=Lcalc/20, dengan umur perpanjangan 10 tahun didapatkan f=0,5.
Dengan akumulasi probabilitas kegagalan kelelahan sebesar 0,037 dan lengkung kurva paling bawah yang memiliki CoVhs 0,1. Didapatkan dacc yang terjadi dengan faktor skala 0,5 adalah sebesar 0,23.
Analisa dan Pembahasan
Risk Based Inspection
2. Penentuan Interval Waktu Inspeksi
ΔTinsp = λ dacc Tdetail calculated Dengan, dacc = accumulated fatigue damage Tdetail calculated = perpanjangan umur operasi λ = berdasarkan tabel dalam NORSOK N-006
Analisa dan Pembahasan
Risk Based Inspection
2. Penentuan Interval Inspeksi
ΔTinsp = λ dacc Tdetail calculated Dengan menggunakan rumus tersebut akan didapatkan interval waktu inspeksi struktur adalah sebagai berikut : Δtinspabove water = 3 tahun Δtinspunder water = 2.3 tahun
Kesimpulan
1. Hasil analisa umur kelelahan terkecil struktur BL Platform
dengan menggunakan pendekatan mekanika kepecahan adalah sebesar 23.16 tahun berada pada sambungan 401. Dengan demikian struktur BL platform dinyatakan aman dan mampu melakukan perpanjangan umur operasi untuk 10 tahun kedepan.
2. Besar resiko akibat kelelahan pada BL platform adalah rendah untuk kategori keselamatan, muatan, dan lingkungan. Sedangkan resiko untuk kategori produksi dan biaya adalah medium.
Kesimpulan
3. Dalam penerapan Risk Based Inspection (RBI) untuk menilai
peluang kegagalan sambungan struktur BL Platform, diperoleh interval inspeksi efektif dan efisien dengan metode Eddy Current (EC) dan Magnetic Particle Inspection (MPI) adalah 3 tahun untuk good/above water dan 2.3 tahun untuk underwater.
Saran
1. Analisis kelelahan menggunakan pendekatan mekanika kepecahan
pada bangunan struktur ini dengan mempertimbangkan bentuk retak yang berbeda disambungan turbular kritis.
2. Analisis keandalan perlu dilakukan untuk mengetahui indeks keandalan sambungan tehadap umur kelelahan struktur karena adanya retak yang dapat menyebabkan kegagalan.
3. Analisis estimasi biaya inspeksi dan mitigasi pada member dan sambungan yang berpotensi gagal secara aplikatif. Seperti jenis mitigasi apa yang direncakan dan berapa yang harus dikeluarkan untuk setiap jenis inspeksi yang dilakukan.